时间：2023-09-20 18:13:34
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【关键词】电子式 电能表 防窃电
随着科学技术的发展，电子式电能表逐渐替代了感应式机械电能表，而电子式电能表的窃电手段更加隐蔽，给查处带来了很大的难度。供电企业一方面要加强管理，加大宣传力度，完善相关法律法规，还要在技术上堵塞漏洞。
下面就窃电现象形成的特点和对策作简要分析。
一、窃电行为的类型
窃电行为的种类很多，主要有以下几种类型：由于表壳或电表箱的原因导致窃电者有机可乘而发生的窃电行为；磁场干扰的窃电行为；增加额外的导线、旁路部分电流的窃电行为；移动或移除电能表接线的窃电行为；增加额外的器件，如二极管、电容、电阻及其组合，改变电压回路的波形、相位，降低电压回路电压的窃电行为。
二、常规电子式电能表在防窃电方面的缺陷
在传统的电子式电能表设计中，由于以下几种原因，导致它们不能较完善的检测或处理窃电行为。仅使用进线端的电压和火线的进出端所流经的电流作为电能计量的依据；大多数没有使用很可靠的铅封；一些窃电方式很容易操作，但是很难检测，对于即使是非常简单的窃电行为也无能为力。
三、电子式电能表的防窃电功能研究
（一）表壳和电表箱的防窃电技术。表壳是对付窃电的第一道防线。这就要求电力系统的管理人员加强自身管理的同时，也要对使用的电能表提出要求：采用聚碳酸酯的表壳或者金属的表壳，电表有出厂铅封，把电能表表壳通过焊接胶合，要打开电表就必须损坏它，以此来对抗窃电行为。使用特制的电表箱也能抑制一些窃电行为的发生。如铅封电表箱，尽量减小导线周围的间隙，增加旁路电流、反接电能表等窃电行为的难度。如果必要，还可以在电表箱内添加检测设备，以检测窃电者对电表箱箱门的非法打开。
（二）防磁场干扰窃电。永久磁场和电磁场都会影响电表的正常计量。窃电者在电表附近放置强磁磁铁或大线圈都能干扰电表的正确计量，达到窃电的目的。强磁磁铁还能使电源变换的变压器铁心饱和，导致电能表的工作直流电压降低或者消失。强磁磁铁靠近表壳将减小功率的测量值，甚至能将功率减小到0。由于磁铁的影响范围比较小，所以电流互感器在表壳内的位置对抵御磁铁的干扰是相当有帮助的。大线圈产生的电磁场会影响电能表中大多数的元器件，例如，锰铜电阻、电流互感器、核心的电子器件等。为防止磁场干扰，电能表内部元器件的位置及其安装位置是非常重要的。应把易受磁场影响的敏感器件尽量放置在贴近电能表背面的地方，因为通常窃电者很难从电能表背后干预电表的正确计量；应保持易受磁场影响的敏感器件远离电能表的顶部和两边，因为顶部和两边是容易粘附磁铁的地方。
磁屏蔽是一种非常有效的防止磁场干扰的做法，首先我们可以使用金属外壳的电流互感器，屏蔽磁场对它的影响。其次我们可以在表壳内衬薄层金属，以屏蔽整个电能表模块。但是这种做法将增大原材料、生产及安装的成本。
（三）防电流不平衡窃电。正常的电流不平衡体现为接地现象的存在，窃电时的电流不平衡包括任何的火线和零线的测量所得到的负载电流不相等的情况，这是由于窃电者旁路部分电流，导致电表的测量值小于真实值。窃电者可能用简单的短接进出电表的接线端，这种窃电行为比较容易实施。窃电者可以在几秒内移除短路线，所以很难查处这种窃电。要检测电流的不平衡就不可避免增加电表的成本，必须要额外增加一个电流传感器，以实现零线的电流检测；由于隔离原因，可以在第一路的电流通道上选用低成本的锰铜电阻，但是另一路就必须使用成本相对较高的电流互感器。对于单相表，可以同时测量火线和零线的电流来检测电流是否不平衡。此外，还要求电能表的计量芯片具有两个独立的ADC来进行两个电流通道（火线、零线）和一个电压通道的采样，并自动比较两个电流通道的电流大小，实现电流不平衡时的检测和防窃电测量。
（四）防电流反向窃电。调换进出线或者利用变压器施加低压反向大电流是窃电者经常采取的窃电行为。窃电者企图让电表负计量，使汁量值向后退，这种窃电行为比接地或旁路电流的窃电行为更具侵害性。电流反接时的防窃电，要求计量模块有自动检测电流反向功能，不需要任何的辅助元器件就能实现电流反向的检测。同时，可以给电能计量模块预置电流反向时的处理方式，如电流反向时取功率或电能的绝对值为测量值等等。
（五）防移除电压窃电。移除电压表现为移除电表接线中的一路，通常窃电者移除零线，使得电表没有电网电压的进入，导致电表不能正常计量或不能工作。对付这种窃电行为，可用一个低成本的电流互感器CT，从其余的连接电表导线中流经的电流上窃取很小的电能给电能表供电，使电能表实现防窃电测量。由于受到电能表成本、电能表表壳的尺寸以及电子元器件能够承受的最大电流等诸多因素的影响，选择从电流上窃电的CT是受限制的，因此能从电流上窃电给电能表供电的电能也受限制。当负载电流大于1A-2A时应能实现电能表的防窃电测量，而当负载电流很小时，能从电流上窃取的电能将不能胜任电能表供电，因此，需要采用低功耗计量芯片。
四、结束语
通过改进电子式电能表的设计，可方便地实现防窃电功能，有效地防范窃电现象的发生。虽然防窃电电能表价格相对偏高，但相对于窃电造成的损失还是很小的。如今，笔者所在的望都县供电公司已经为大用户（专变用户）全部实现了网络远程抄表，监控中心随时可以通过网络对大用户的电流、电压、用电量、功率因数、停送电、开关电能表箱等情况进行远程监控，有效的从各个途径遏制了窃电。
参考文献：
[1]李卫东：《浅议集中式电能表的设计思想》。北京：2001.5。
关键词：电子式电能表 电能计量
1 概述
现代企业管理强调自动化、智能化，要求以高新技术手段确保经济杠杆调配电能的使用，以求更高的供用电效率，这便对电能计量仪器仪表提出了多功能化的要求，希望它不仅能计量电能，而且也能应用于管理。作为测量电能的专用仪表自诞生至今已有一百多年的历史，最早出现且至今仍在普遍采用的感应式电能表虽然结构简单、可靠性高且价格便宜，但其功能单一，测量准确度较低，已不能适应电力企业供用电管理现代化飞速发展的需求，正逐步被电子式电能表所替代。
2 电子式电能表的特点
电子式电能表采用电子技术，将单相或三相交流功率转换为脉冲量或数字量，运用计算机技术实现各种运算与数据处理以及扩展功能。与传统的感应式电能表相比，具有很大优势，电子式电能表的特点是高技术、高工艺、高效益，它使电能表从传统的劳动密集型变为技术密集型。
现将其主要特点分析如下：
2.1 测量精度高
电子式电能表是在数字式功率表的基础上发展起来的，它采用电子乘法器实现对电功率的测量，使其在很宽的电压、电流范围内实现1.0级及以上高精度的电能测量。与普通感应式电能表相比，其测量精度高主要表现在以下三点：
2.1.1 测量误差小
1.0级电子式电能表误差很容易控制在±0.5%以内、0.5级表在±0.2%以内、0.2级表可达到±0.1%以内，而感应式电能表由于存在磨擦力矩等因数的影响，误差较大，达到0.5级已很不易，若要进一步提高就显得十分困难。
2.1.2 误差曲线平直
电子式电能表从负载下限到最大负载，误差数据基本不变，在整个负荷范围内曲线保持平直，表计误差易于调整。而对于感应式电能表，由于受其工作原理和制造工艺所限，在最小负载和最大负载情况下测试，其误差数据各有不同，在整个负荷范围内误差曲线不平直，表计误差的调整比较困难。
2.1.3 误差性能稳定
电子式电能表每年的校验数据变化较小，而感应式电能表由于存在机械磨损等因素，必须定期进行误差调整校验，这对于大用户表计可以这样处理，而对于小用户及居民用户，则很难实现。
2.2 本身功耗低
电子式电能表接入PT二次回路后，电压二次回路的输入电流仅为10mA左右，感应式表则有70-100mA，而且一只电子式电能表可同时实现有功、无功及最大需量测量，即至少取代三只感应表，可适当减小PT二次回路压降，这对于提高电能计量精度、减小电量损失作用较大。
2.3 操作简便，可实现远方测量
2.3.1 受安装位置影响较小
感应式电能表由于受原理的限制，对其安装位置尤其是悬挂垂直角度要求很高，否则会影响精度及寿命。而对于电子式电能表，由于采用电子技术，其精度取决于采样及运算的准确度，受安装位置的影响较小。
2.3.2 便于实验室与现场校验
电子式电能表的电能脉冲有LED闪烁、直接输出、继电器或光电耦合输出方式，可方便地与校验设备连接，便于实验室与现场校验。
2.3.3 抄表方便，可实现远程测量
电子式电能表以LCD屏显示时间、表号、电量数据及监测信息，所有的电量数据都配以相应的代码自动循环显示，这使得抄表人员一目了然，也可以通过红外抄表器或掌上电脑抄表。此外，电子式电能表配有脉冲输出端子及数据通信接口，很容易实现电量数据的采集与传送，以实现远程自动抄表。
2.4 引入单片机后，可实现功能扩展
2.4.1 计量功能及复费率
电子式电能表利用单片机处理与控制技术，可方便地实现正、反向有功，感、容性无功或四象限无功的累计和多月电量的存储，并依据内部时钟分时计量，从而实现时段/费率功能。同时，又具有最大需量计算功能，并很方便地改变需量积分周期和滑差时间。因而一只电子式多功能电能表，可以取代正、反向有功、无功电能表及需量表。
2.4.2 辅助测量功能
电子式多功能电能表可以测量电压、电流、功率、功率因数等参数，以利于值班人员监测运行状态；表计本身还可以根据这些参数，记录用户负荷曲线。
2.4.3 故障记录及判断功能
电子式多功能电能表主要有失压次数及失压累计时间记录、接线方式判别、编程时间及次数记录、异常情况报警等功能。这些功能对于防止非法操作、判别窃电、追补损失电量有很大帮助。如人为断相，则LCD屏有缺相指示，失压记录中记载失压时刻，失压相别及失压累计时间等数据，可以很清楚地掌握表计运行状态。
3 电子式电能表应用中的相关问题
电子式电能表是电子技术与计算机技术相结合的产物，随着科技发展与电能计量管理的逐步现代化，取代传统的感应式电能表已是必然趋势。在逐步推广过程中，必然会不断改进与完善，下面提出一些应用中的相关问题，供业内同行参考：
3.1 可靠性问题
大规模专用集成电路的应用，使得电子式电能表结构大为简化，可靠性有了较大提高，但一些关键器件如大屏幕LCD，无论对于国产表还是进口表，仍有些问题存在。比如：刚察县海塔尔煤矿地处海拔3800米左右，常年平均气温在零下1℃～3℃之间，最低可达零下28℃，这将会使无保暖设施的计量装置不能可靠运行，特别是电子式电能表的LCD液晶屏常常无法正常显示，影响电能的准确计量。还有抗干扰能力与抗过电压能力，对于高压表计，由于PT的隔离作用与电压波动小而问题不大，但对于低压表，由于电压回路直接接入电网，则存在电网浪涌冲击或其它干扰信号与电网电压长时间偏高而造成电子式电能表损坏的情况。
3.2 电流互感器的选取问题
典型的电子式电能表电压回路功耗小于5VA，电流回路功耗小于1VA，若再采用计量专用二次回路，电流互感器几乎接近空载运行，不符合规程要求的电流互感器二次负载应在25%～100%额定负荷范围内运行的要求。在这种情况下，CT误差为正，且可能会超出允许值，这是应该重视的问题。以往CT的选限，是依据感应式电能表的负载特性而定的，采用电子式电能表后，应作一些相应的规定。
3.3 表内信息代码统一化问题
目前进口表，已根据要求采用了统一的显示代码，对于国产表，在难以完全统一的情况下，对于抄表所需的数据，代码也要求与进口表一致。这样，无论对于人工抄表还是自动抄表，实现了统一化，简单化。
3.4 手持抄表器，通讯光电头的统一问题
目前，无论是进口表还是国产表，都配有自己的抄表器和通讯光电头，这样对于现场工作人员来说，需要多种型号齐备，配套使用，累赘而又麻烦。建议采用统一的标准辅助设备，不同厂家配件均能通用，这在技术上是容易实现的。
3.5 不可盲目要求多功能
电子式电能表采用计算机技术，可扩展多种功能。有的制造商被盲目要求做多种费率、多种时区、多种时段、多月存贮电量及负荷曲线等其它辅助功能。这不仅不符合我国的实际情况，而且功能的增多反而会影响电子式电能表的可靠性。应该认识到这只是一只电能表，除要求必需的电量数据外，辅以相应的运行监测所需的时间、电池状态、接线状态、电表编号、失压记录、脉冲输出及数据通讯接口就可以了。这样既可以保证电能表运行的可靠性和应用的简洁性，又降低了成本。
3.6 人员培训问题
目前从事电能计量工作的人员，以往学习较多的是感应式电能表的原理与调校。电子式电能表由于技术上完全采用电子技术与计算机技术，对电能计量人员更多的要求则是测试、运行状态判别、一般故障处理、脉冲输出与通讯接口的熟悉。这就要求老人员要利用已掌握的电能计量基础，加强电子技术与计算机技术基础方面的学习，逐步掌握电子式电能表的原理、应用及维护。同时，上级主管部门应加强这一方面的培训，以利于电子式电能表的正常运行与推广。对于新人员，应考虑引进具有一定电子技术专业基础的毕业生，以利于熟悉与掌握电子式电能表的技术和运用管理。
4 结束语
供用电管理系统的逐步自动化与现代化，向作为管理基础的电能计量仪器仪表不断提出新的更高的技术要求，依托于计算机、微电子技术的日新月异而迅速发展的现代电子式电能表技术，也必将在更广泛地应用过程中，推动并加快用电管理系统的自动化与现代化进程。
【参考文献】
[关键词]：电子式 电能表 防窃电
随着科学技术的发展，电子式电能表逐渐替代了感应式机械电能表，而电子式电能表的窃电手段更加隐蔽，给查处带来了很大的难度。供电企业一方面要加强管理，加大宣传力度，完善相关法律法规，还要在技术上堵塞漏洞。
下面就窃电现象形成的特点和对策作简要分析。
1 窃电行为的类型
窃电行为的种类很多，主要有以下几种类型：由于表壳或电表箱的原因导致窃电者有机可乘而发生的窃电行为；磁场干扰的窃电行为；增加额外的导线、旁路部分电流的窃电行为；移动或移除电能表接线的窃电行为；增加额外的器件，如二极管、电容、电阻及其组合，改变电压回路的波形、相位，降低电压回路电压的窃电行为。
2 常规电子式电能表在防窃电方面的缺陷
在传统的电子式电能表设计中，由于以下几种原因，导致它们不能较完善的检测或处理窃电行为。仅使用进线端的电压和火线的进出端所流经的电流作为电能计量的依据；大多数没有使用很可靠的铅封；一些窃电方式很容易操作，但是很难检测，对于即使是非常简单的窃电行为也无能为力。
3 电子式电能表的防窃电功能研究
3.1表壳和电表箱的防窃电技术
表壳是对付窃电的第一道防线。这就要求电力系统的管理人员加强自身管理的同时，也要对使用的电能表提出要求：采用聚碳酸酯的表壳或者金属的表壳，电表有出厂铅封，把电能表表壳通过焊接胶合，要打开电表就必须损坏它，以此来对抗窃电行为。
使用特制的电表箱也能抑制一些窃电行为的发生。如铅封电表箱，尽量减小导线周围的间隙，增加旁路电流、反接电能表等窃电行为的难度。如果必要，还可以在电表箱内添加检测设备，以检测窃电者对电表箱箱门的非法打开。
3.2防磁场干扰窃电
永久磁场和电磁场都会影响电表的正常计量。窃电者在电表附近放置强磁磁铁或大线圈都能干扰电表的正确计量，达到窃电的目的。强磁磁铁还能使电源变换的变压器铁心饱和，导致电能表的工作直流电压降低或者消失。强磁磁铁靠近表壳将减小功率的测量值，甚至能将功率减小到0。由于磁铁的影响范围比较小，所以电流互感器在表壳内的位置对抵御磁铁的干扰是相当有帮助的。大线圈产生的电磁场会影响电能表中大多数的元器件，例如，锰铜电阻、电流互感器、核心的电子器件等。为防止磁场干扰，电能表内部元器件的位置及其安装位置是非常重要的。应把易受磁场影响的敏感器件尽量放置在贴近电能表背面的地方，因为通常窃电者很难从电能表背后干预电表的正确计量；应保持易受磁场影响的敏感器件远离电能表的顶部和两边，因为顶部和两边是容易粘附磁铁的地方。
磁屏蔽是一种非常有效的防止磁场干扰的做法，首先我们可以使用金属外壳的电流互感器，屏蔽磁场对它的影响。其次我们可以在表壳内衬薄层金属，以屏蔽整个电能表模块。但是这种做法将增大原材料、生产及安装的成本。
3.3防电流不平衡窃电
正常的电流不平衡体现为接地现象的存在，窃电时的电流不平衡包括任何的火线和零线的测量所得到的负载电流不相等的情况，这是由于窃电者旁路部分电流，导致电表的测量值小于真实值。窃电者可能用简单的短接进出电表的接线端，这种窃电行为比较容易实施。窃电者可以在几秒内移除短路线，所以很难查处这种窃电。
要检测电流的不平衡就不可避免增加电表的成本，必须要额外增加一个电流传感器，以实现零线的电流检测；由于隔离原因，可以在第一路的电流通道上选用低成本的锰铜电阻，但是另一路就必须使用成本相对较高的电流互感器。对于单相表，可以同时测量火线和零线的电流来检测电流是否不平衡。此外，还要求电能表的计量芯片具有两个独立的ADC来进行两个电流通道(火线、零线)和一个电压通道的采样，并自动比较两个电流通道的电流大小，实现电流不平衡时的检测和防窃电测量。
3.4防电流反向窃电
调换进出线或者利用变压器施加低压反向大电流是窃电者经常采取的窃电行为。窃电者企图让电表负计量，使汁量值向后退，这种窃电行为比接地或旁路电流的窃电行为更具侵害性。
电流反接时的防窃电，要求计量模块有自动检测电流反向功能，不需要任何的辅助元器件就能实现电流反向的检测。同时，可以给电能计量模块预置电流反向时的处理方式，如电流反向时取功率或电能的绝对值为测量值等等。
对于电流反接时的防窃电，有一点需要注意，当负载电流非常小的时候，可能会出现错误的电流反向警告。可以设定一个电流反向检测的最小电流极限，当小于这个最小电流极限时，关闭电流反向检测功能，防止错误的电流反向警告。
3.5防移除电压窃电
移除电压表现为移除电表接线中的一路，通常窃电者移除零线，使得电表没有电网电压的进入，导致电表不能正常计量或不能工作。对付这种窃电行为，可用一个低成本的电流互感器CT，从其余的连接电表导线中流经的电流上窃取很小的电能给电能表供电，使电能表实现防窃电测量。由于受到电能表成本、电能表表壳的尺寸以及电子元器件能够承受的最大电流等诸多因素的影响，选择从电流上窃电的CT是受限制的，因此能从电流上窃电给电能表供电的电能也受限制。当负载电流大于1A-2A时应能实现电能表的防窃电测量，而当负载电流很小时，能从电流上窃取的电能将不能胜任电能表供电，因此，需要采用低功耗计量芯片。
采用移除电压，CT供电进行防窃电测量时，测量的精度已难以保证。由于没有电压信号存在，功率因数和外部电压的测量已经不可能实现。一般可以使用额定电压，功率因数0.9～0.95作为估计值进行计量。此外窃电者还可能会附加电容、电感、电阻等器件及其组合来干扰对电压的正常检测，此时体现为低电压、低功率因素，窃电者通过这些附加的元器件来改变电压的特性进行窃电。对于这种窃电行为，应设定低电压、低功率因数的门槛，越限给出报警。
电子式多功能电能表主要针对国内市场三相用电的工业用户。随着电力行业改革深入，工业三相用电对多功能电能表的需求大量增加。目前国内多功能表种类少、价格较高、功能不完善，往往仅是针对某些地区的特定要求开发，缺乏通用性，某些产品未能完全达到国标的要求。本文介绍的电子式多功能电能表正是为了适应这种市场需求而设计的。
这是一款智能型高科技电能计量产品，该表可以同时计量正/反向有功电能、正/反向无功电能、四象限无功电能，还具有多费率控制，负荷曲线记录，各相失压、过压、频率超限记录，数据LCD显示等多种功能。主站可以通过RS-485总线或手持红外抄表器对该电表进行查表、设表、抄表等操作。
软件代码全部采用C/C++语言编写，编码效率高，可维护性好，便于实现模块化设计，可根据用户的需求方便地对功能模块进行裁剪。而且代码经过优化，其生成的目标代码大小和执行效率已与汇编代码相差无几。该产品的技术指标全面符合GB/T 17215-1998《1级和2级静止式交流有功电度表》、DL/T614-1997《多功能电能表》和DL/T645—1997《多功能电能表通信规约》的要求。
多功能电能表的总体结构和硬件设计
多功能表总体结构
电子式多功能电能表硬件的核心MCU主控制器，它负责按键输入扫描、工作状态检测，计量数据的读入、计算和存储、电表参数的现场配置以及与外界的通信控制等。其主要功能单元包括MCU主控制器单元、电量计量模块、红外和RS—485通信模块、校表模块、EEPROM存储阵列等;其他辅助模块主要有:时钟日历电路、工作异常报警电路、按键输入电路、复位和看门狗电路、开关电源模块和后备电池电路、大屏幕液晶显示模块和LED显示模块。多功能表总体结构框图如图1所示。
高性能主控制器单元
主控制器采用NEC公司8位单片机中的高档产品uPD78P0338。该款单片机为120脚QFP封装，单片集成有60KBFlash、一个异步通信串行口、40x4段LCD驱动器、高达10MHz的总线时钟和10路10位精度的ADC，并可通过简单的接口进行在系统编程，极大地方便在线调试和软件升级。并且支持高级语言，较好地满足了多功能表任务繁多、数据量庞大、算法较复杂的功能要求。
串口复用通信单元
通信电路模块主要包括TSOPl838红外接收头、红外发射二极管、载波电路、MAX487专用485收发电路、驱动/开关二极管和其他元件。
本电能表为便于用户抄表，设计有红外本地抄表和RS-485集中抄表两种串行抄表方式，因为uPD78F0338仅有一个串口，故通信电路设计时采用串口复用技术。由9012、9014和若干电阻等器件组成互补开关，由MCU的一个I/O口来控制红外和RS-485通信方式的切换，如图2所示。
高精度电量计量模块
计量模块由高精度专用电能计量芯片SA9904，电流互感器和其他外围电路元件组成。SA9904是Sames公司生产的一款三相双向功率/电能计量芯片，可以计量有功/无功功率、电压、频率、相序异常等，可以单独计量每一相的用电信息，符合IEC521/1036标准，可达到1级交流电能表的精度要求，各数据寄存器具有24位精度，可通过三线SPI接口与CPU交换数据。从而可以较好地适应多功能表需要计量多种电量数据的要求。SA9904引脚及其外围电路图如图3所示。
其中，CLK、DO、DI构成与MCU控制器的接口，用于传输控制命令和测得的电量数据，IIps、IIPt、IIPr用来对电流取样，IVPl、IVP2、IVP3用来对电压取样。
时钟日历模块
时钟电路采用EPSON生产的RTC-4553实时时钟芯片。内部集成了32.768kHz的石英晶体振荡器，简化外围电路，并可以根据需要进行自由设置以得到较高的频率;同时集成有时钟和日历计数器，可选择24或12小时显示模式，时钟可通过软件方式进行间隔30秒的调整，并提供0.1Hz或1024Hz的定时脉冲输出，以便于在电能表的外部对时钟精度进行定期检查。RTC-4553引脚及其外围电路图如图4所示。
其中，SCK、Sin、Sout与主处理器接口，用于发送控制指令或者传输日期时间数据，本系统日历时钟模块采用电池作后备电源，以确保在停电状态下，日期时间的准确无误。
多功能电能表的软件设计
数据结构设计
多功能电能表涉及的数据类型种类繁多。按字节分包括单字节、双字节、三字节、四字节和六字节等，按表征的意义分有时间、时刻、电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、次数、功率因数、门限、状态字、系数、表号等。复杂的数据类型对数据结构的设计提出了较高的要求，本实现方案通过采用多种数据寻址方式和多种类型存储器较好地解决了这一问题。
数据结构设计要点
系统的数据存放方式有:内部ROM、RAM和外挂EEPROM。
内部ROM用来存放大量的常数表格，RAM用于存放临时变量和堆栈，本方案需要2.5KB左右的RAM，串行EEPROM则存储各种用户电量数据和设表参数，通过12C总线与CPU交换数据，电能表按设计需求的最大要求大约需要250KB的EEPROM，本方案采用8片256位EEPROM通过级联来实现。
数据寻址方式
EEPROM数据访问采用两种方式;直接地址访问，通过数据的EEPROM地址直接读写数据;数据ID寻址，通过数据的编码读写数据。
通信口复用功能设计
红外通信和RS-485共用一个串行口(RxD/TxD)通信，由于串行口通信开始都有一低电平位(0)，因此将红外接收端(与485接收端用一三极管隔开)引到一中断引脚INTP1，通过其引发的中断可判断串行口数据是否来自红外。发送时按时应方式发送，使其不互相干扰。由于红外通信和遥控接收用同一接收管，因此在判断红外来源的中断中启动定时器INTTM4检测红外接收端，如果检测到脉冲宽度为9ms或0.56ms，则判断为红外遥控，并根据定时检测遥控编码;否则判断为红外产生的串行口接收中断，并将定时检测关闭。
红外38.4kHz调制信号由CPU内部分频输出(P05/PCL)。f=fx/27=4.9152/128=38.4kHz。
因红外发送字节之间可选有15～20ms的延时，而485通信则不需要延时。数据发送在发送中断中进行，红外通信在发送操作后立即关闭发送中断允许，待延时时间到后再允许发送中断。
多功能表程序流程图
1、柿子是一种营养价值非常高的食物，很多人在吃柿子的时候可能都在它内部发现过一种黑色的点点，并且还因为这种点点认为柿子已经变质，不敢继续食用它，其实这样的柿子是可以放心食用的。
2、柿子中出现的这种黑色的点点通常都是柿子内种子的种皮，我们现在食用的柿子大多经过人工培育、改良，它内部不会再形成种子，但是却仍旧会出现种子的种皮，这种种皮对人体无害。
3、柿子是一种内部含有大量鞣酸的食物，尤其是还没有完全成熟的柿子，这种物质会和我们胃中的胃酸发生反应并形成一种植物性结石，所以我们在食用柿子的时候一定要注意控制好分量，以免产生结石危害健康。
（来源：文章屋网 ）
关键词：电能表； 制造工艺； 质量稳定性； 单板老化
中图分类号：
TN71034
文献标识码：A
文章编号：1004373X(2012)13
0176
02
收稿日期：20120221
0引言
电子元器件是组成电子产品的核心［1］，电子元器件质量的高低和寿命的长短直接决定了包括电子式电能表在内的所有电子产品的使用寿命。另外，合理的工艺设计\[2\]和制造也是影响到产品质量的又一个重要因素。因此，为保证出厂后产品的使用质量可靠，必须在产品出厂前验证影响其质量稳定性\[3\]的因素。有些电表厂家做了整机通电老化，虽然这种方式可靠性好，但整机通电老化会使生产效率大打折扣，并且劳动量会增加很多。
近两年，随着电网改造的逐渐完成，电能表更新换代也在紧张进行中。面对这个巨大的市场需求，各个厂家都在为自己的生产能力不断扩展规模，引进先进的生产线，然而在不断提高生产能力的同时，也要考虑生产效率和生产成本。以下介绍低成本投入保证高效率的生产的单板老化方式［4］。
1老化对象
根据电能表产品的分类，被老化对象可以分为两大类：单相表和三相表。
1.1单相表
国内单相表使用电压统一为AC 220 V,因此可以实现老化电源的统一。因此要求电能表设计一致的电源输入接口，这样在电能表电路板单板被老化时，接口才能统一。
1.2三相表
三相表的设计相对单相表而言稍微复杂一些。一般情况下三相表要求功能较多，这样三相表就会由电源板和逻辑板组合而成，为了实现电源板和逻辑板生产互不干涉，可以采用两种单板分开单独老化。
由于产品的生产是根据用户实际需求而制作的，因此电源板也根据产品要求有AC 55.7 V，AC 100 V，AC 220 V和AC 380 V之分。逻辑板的设计也受到各地招标规约的限制电源输入接口不能完全一致，然而为了实现单板老化的便捷，要求逻辑板设计时需要一致的电源排列顺序。
2老化工装
单板老化架要实现操作便捷性、可维护性、使用安全性\[5\]等基本原则。架体组成可分为独立老化托盘、多层老化架体、表头显示箱等三大组成部分。
独立老化托盘根据单个托盘所能承载能力［6］，设计不同尺寸。托盘根据尺寸大小设计多个老化工位，为防止单板在托盘上出现互相碰撞，需要再固定上防撞隔断。
多层老化架体根据单个老化架的承载能力、单层托盘间距要求、托盘大小等因素设计老化架体的尺寸，当然也要受到老化室［7］入口的限制。
表头显示箱是老化架体工作时需要显示各个输入电压值的指示箱，里面装载电压电流表头，实时显示电压电流值，对电源波动起到实时监控的作用。同时表头箱又承载电源开关的功能。
3老化方案
3.1单相表老化方案
由于单相表使用电源的统一性，其单板老化实现更方便一些，只需提供统一的电源接口，即可完成便捷的单板接线操作。老化是在通电时进行，因此单板老化架与老化托盘之间的连接也是比较关键的问题。这里建议采用暗线方式，老化托盘与架体之间采用弹簧卡子可靠接触方式实现。这样老化托盘在架体轨道上可以方便插拔，不受连接线的限制。单相表电源输出电路如图1所示。
3.2三相表电源板老化方案
由于三相表电源板存在多种电源输入规格，因此在老化架体取电后需要将其转化成多路输出的不同值电源电压［8］，这些不同值的电源电压可以通过制作多路输出大功率交流隔离变压器来实现，同时这些经过隔离的电源电压对后端的安全也起到了很好的保护作用。三相表电源板输出电路如图2所示。
3.3三相表逻辑板老化方案
三相表逻辑板电源输入接口一般情况都是直流电源，因此需要做交流变直流的转换，根据逻辑板直流电源的需求配置不同型号的开关电源，通过断路器开关单独控制电源输出，同时输出电源通过数显表显示，每路电源输出加大过载的单向二极管［9］，防止电源反串烧坏其他低输出电源,三相表逻辑极电路如图3所示。
4结语
本文论述了电子式电能表单板老化在生产中的实施方法，该方法设备投入小，电源转换便捷，能够很快见效。通电老化工艺符合国标老化规范［10］并结合实际生产合理安排工艺流程。其他电子产品的单板老化同样可以参照此模式进行适当更改。
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［10］王酣,吴京燕,陈大为.集成电路高温动态老化系统校准规范［S］.北京：全国无线电计量技术委员会，2007.
作者简介：
何小辉男，1981年出生，河南许昌人，助理工程师。主要从事电力电子、仪器仪表研究工作。
崔艳华女，1981年出生，河南许昌人，助理工程师。主要从事电力电子、仪器仪表研究工作。
刘静然男，1967年出生，河南许昌人，工程师。主要从事电力电子、仪器仪表研究工作。
项立卫男，1983年出生，河南许昌人，助理工程师。主要从事电力电子、仪器仪表研究工作。
关键词:ZH17X6; 复位监控电路; 掉电监测; 电子式电能表
中图分类号:TN911; TP274 文献标识码:A 文章编号:1004-373X(2010)14-0205-03
Power-supply Supervisory IC for Low-power Electronic Energy Meter
WU Hai-qiang1,2, TANG Zhen-zhong2, SHI Qian2 , MA Hui2, XU Yong-ping3
(1. School of Information Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China;
2. Zhuhai ZhongHui Microelectronics Co. Ltd., Zhuhai 519020, China;3. Electrical and Computer Engineering, National University of Singapore, Singapore)
Abstract: A new self-developed low-powerpower supply supervisory IC--ZH17X6 is introduced, and its application in electronic energy meters is proposed. ZH17X6 series can be used for power-down monitor and system reset in the electronic energy meters. Compared with the similar circuits which are currently used in the electronic energy meters, due to the CMOS technology.ZH17X6 has the advantages of low power, low cost and robustness. A typical application circuit based on ZH17X6 for power-down monitor and system reset in the electronic energy meter is also included.
Keywords: ZH17X6; reset monitoring circuit; power-down monitoring; electronic energy meter
0 引 言
现代电子式电能表对系统稳定及掉电存数等有着异常严格的要求,掉电监测及复位电路是整个电表中最基本又极为关键的部分。目前国内各电能表厂家大多以MAXIM公司的MAX706、ADI公司的ADM706等类似集成电路做为掉电监测及复位电路的核心,使用该监控电路来监测系统是否掉电、监控MCU是否正常运行。但因为MAX706等在上电或掉电到4.4 V以下都有复位信号,而且复位信号输出时间不可控制,这很可能会影响到电表的掉电监测以及存数[1]。同时电能表频繁上、掉电,以及电源干扰信号很大时,就会引起反复复位造成电能表中数据被破坏,影响电能表的可靠正常运行。这关系到电表计量的准确性以及系统运行的稳定及可靠性。
目前众多厂家为解决上述问题,都专门围绕MAX706等看门狗IC增加额外的电路来提高掉电监测及复位电路的稳定性和可靠性。但复杂的额外电路带来了成本的增加,PCB布线难度的增加以及器件与焊点增多带来的可靠性降低的风险。
针对电子式电能表严格的复位监控功能,珠海中慧微电子有限公司推出了ZH17X6系列,它是一款低功耗电源管理数据保护芯片。
ZH17X6的主要特点是低功耗、高集成度和高可靠性[2]:
ZH17X6具有-40～+85 ℃的工业级工作温度、1.8~5.5 V的超宽工作电压;工作在5 V下10 μA、工作在3.3 V下5 μA以及低功耗状态下低至0.2 μA的工作电流;在系统上电、复位按键按下的情况下,芯片能够保证输出准确可靠的复位信号;其内部的看门狗电路能监视微处理器的运行,当 1.6 s内输入信号的状态没有改变时将发出复位信号;具有更加可靠的掉电监测功能。在检测到掉电信号时迅速通知MCU保存数据并且控制复位信号延时发出,可以防止数据因掉电而丢失。超宽的工作电压以及超低的工作电流使芯片格外适合于要求低功耗或使用电池供电的系统[3],使ZH17X6系列芯片可以广泛应用在医疗电子、工控仪表和消费类便携式电子等产品上;不低于4.5 kV的ESD防护,提高系统的可靠性;监测供电电源异常抖动并提供强制复位功能,大大提高系统工作的稳定性;所有功能集中在8引脚的SOP封装上(封装尺寸为5 mm×5 mm),性价比极高。ZH17X6系列芯片工作电压见表1,ZH17X6引脚说明见表2和图1。
表1 ZH17X6系列芯片工作电压一览
版本 温度范围/℃电压范围 /V封装
ZH1706-40～+851.8~3.68-SOP
ZH1716-40～+85 1.8~5.58-SOP
ZH1726-40～+85 3.0~5.58-SOP
表2 ZH17X6引脚说明
引脚名称功 能
1WDI喂狗信号,在芯片正常工作时喂狗信号需要在1.6 s内翻转,否则RESET输出信号将输出200 ms的复位脉冲,喂狗信号能被PFI信号屏蔽,只有MR和PFI高于1.25 V时看门狗电路才正常工作。
2PFI掉电检测信号,当PFI信号低于1.25 V时PFO为低,否则PFO信号为高。当PFI从低到高变化,延迟1.6 s后输出200 ms复位信号。
3 MR Vref输入信号低于1.25 V时,强制RESET输出信号为低。
4 STB低功耗模式选择电压信号,当VIN高于1.25 V时产生门控时钟信号。
5 GND电源地。
6PFO 掉电通知信号,低电平有效。
7 RESET 复位信号,低电平有效。
8 VDD芯片工作电源。
图1 ZH17X6 引脚说明
1 基于ZH17X6单片掉电监测及复位电路原理应用
图2是MAX706为核心的电表掉电检测及复位电路框图[4] 。在正常工作时,检测系统MCU产生的喂狗信号是否在一定时间内翻转,如果喂狗信号产生翻转,MAX706定时器的计数清零,重新计时;如果喂狗信号没有产生翻转,则产生复位信号[5]。上述过程如此重复循环。掉电检测电路利用MAX706内部电压比较器实现,配合线路电压采样电路以及掉电延时电路,在选取好线路电压采样电路的分压电阻阻值后,在掉电过程中分压电压到达MAX706比较门槛电压,会使MAX706产生掉电信号,同时为在掉电时争取到尽量长的存数时间,通常还配备比较大的延时电容。工作电源电压检测信号检测工作电源状态,当系统电压低于2.7 V时,产生低电平信号。该信号经过掉电判断电路与复位控制电路的作用后,可使MCU复位,避免电能表在非掉电状态、仅因为工作电压强烈波动时进入非正常状态。
图2 基于MAX706的掉电检测及复位电路框架图
图3是基于ZH17X6的电表掉电检测及复位电路框架图[3,6] 。图2中核心看门狗芯片的所有电路,都高度集成在一颗ZH17X6上。比较后可以看出,在保证电路稳定性和可靠性的基础上,ZH17X6极大地简化了如图2所示的电子式电能表的复位监控电路,从而使以它为核心的复位监控电路(如图4),在实际应用中具有很高的性价比。
图3 基于ZH17X6的电表掉电检测及复位电路框架图
图4 基于ZH17X6 的掉电检测及复位电路
在掉电时,ZH17X6的 PFI管脚检测到在R5,R3的分压电压低于基准电压时,比较器发出掉电通知信号。在发出掉电通知信号与完全掉电的时间段内,上电检测信号,控制喂狗信号检测电路及上电延迟电路均不工作,不产生复位信号。并且,当PFI监测到掉电信号时,ZH17X6马上进入低功耗模式[7]。此时芯片内部时钟振荡器关闭,芯片RESET 引脚输出和PFO 引脚输出都为高电平(无论此时PFI 引脚检测电压是否高于1.25 V),芯片总的工作电流为1 μA[8]。
片内比较器比较VBB经R6,R7分压后的电压与片内基准电压,当分压后的电压小于片内基准电压时,ZH17X6认为工作电压发生异常,马上输出强制复位信号,通过此方法实现对工作电源电压检测的功能。
表3 图4中所需器件列表
器件种类型号规格数量
看门狗复位芯片ADM7061
比较器略1
低功耗电压检测器略1
NPN三极管略2
双头肖特基二极管略2
贴片电阻略16
贴片电容略8
器件总计(颗)31
焊点(个)85
电路印制板约26 mm×28 mm―
图4中的VBB,是电表工作电压3.3 V(V33)与电池BT1经过双二极管Q1比较后得到的工作电压。在正常运行时,使用V33供电;当发生掉电时,则自动转换成电池供电。ZH17X6在3 V的工作电压下的正常工作电流为5 μA;在低功耗模式下仅有1 μA。使得ZH17X6完全可满足在电子式电能表发生掉电时,电池供电的低功耗运行条件。表3为图4所需的器件。
表4 图2框架电路所需器件列表
器件种类型号规格数量
看门狗复位芯片ZH17X61
双头肖特基二极管Q11
贴片电阻R2~R8,R198
贴片电容C3,C13,C16~C185
器件总计(颗)15
焊点(个)37
电路印制板约21 mm×10 mm―
由于集成度高,ZH17X6仅需少量元器件。┍3给出了图4原理图的整个电路所需要的4种约15颗元器件,总计37个焊点以及约21 mm×10 mm的印制板面积。
对比之下,┩2所示框架以MAX706为核心的复位电路,总共需要7种约31颗元器件,总计85个焊点以及约26 mm×28 mm的印制板面积(如表2所示)。
比较后可以清晰看到,基于ZH17X6的复位监控电路所需的元器件、焊点以及印制板的面积比基于 MAX706的电路分别减少了约51%,55%和71%。器件数量和焊点的减少以及PCB布板的简化,使得电子式电能表成本大幅降低,同时还大大降低电表出现故障的几率,提高了电表可靠性。
2 结 语
珠海中慧微电子有限公司推出的ZH17X6低功耗电源监控数据保护芯片系列,在提高电子式电能表稳定性、可靠性的同时,极大简化了电子式电能表的复位监控电路,降低了电表成本。
在ZH17X6面世之初,即被国内某著名电表企业密切关注。ZH17X6正式后,该公司立即与珠海中慧微电子有限公司达成合作意向。对ZH17X6进行了长达10个月的严格检测与现场试挂,ZH17X6在电表EMC实验、型式实验和现场试挂时表现异常的稳定,以最优的性价比,最终成功应用于该电表企业的三相多功能电表上,并以巨大优势逐步完全取代现有电路。
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【关键词】全电子式电能表；谐波治理；多用途开发
电能，已成为人类社会赖以生存和经济发展必不可少的一种重要能源，人类的所有活动几乎都与电有密切的关系。随着国民经济和社会的快速发展以及人民生活水平的不断提高，全社会对安全、经济、优质用电的要求越来越高。一款智能型高科技全电子式电能表，可以同时计量正/反向有功电能、正/反向无功电能、四象限无功电能，还具有多费率控制，负荷曲线记录，各相失压、过压、频率超限记录，数据LCD显示等多种功能。全电子式电能表主程序流程主要包括初始化、数据校验、负荷曲线修补和事务处理等。日常事务处理流程集中体现了多功能表的大部分主要功能，包括费率处理、计量数据采集及处理、自动抄表、电能脉冲输出、校表模块和掉电检测及处理模块等。以下我将从三个方面讨论三相全电子式电能表在现场中的多种用途：防窃电、谐波治理、无功管理。
一、防窃电
窃电一直是困扰电力正常供应和电力企业健康发展的一个突出问题。窃电行为不仅给国家和企业造成了巨大的经济损失，而且严重扰乱了正常的供电秩序，更造成了电力设施的损坏，形成重大的安全事故隐患，直接威胁着电网的安全。技术型窃电在近几年来发现的占比例越来越大，它主要与计量有关，很多窃电是用户通过破坏计量装置的准确性，以达到窃电目的。如：（1）计量回路内任何位置切断电能表的一、两相或三相电压，使电能表少计。（2）在三相四线计量回路内切断电能表的连接零线，使电能表少计。（3）将一、两相或三相电压互感器二次侧开路，使电能表少计。（4）在计量回路内，将一、两相或三相电流互感器二次侧电流短路，使电能表少计。（5）在计量回路内接入与正常计量无联系的电压或电流，使电能表多计、少计或反计电能。（6）在计量回路内，改变一、两相或三相电流互感器极性、变比。
全电子式电能表的表尾接线端子没有感应式电能表的电压小钩，有利于防窃电。电子式电能表的电流回路为锰铜片构成，电阻值低，在回路中一般不起分流作用。全电子式电能表计数器具有防倒计量功能，无论电流回路是正向还是反向接入，都能正向计量。
二、谐波治理
近几年我国电力负荷出现强劲的发展势头，电力负荷性质发生了很大变化，电气化铁路的运营和一些电力负荷产生谐波电源，造成电能质量变坏，使得电网污染，给发、供、用电等电气设备带来很多危害，电力系统部门引起了高度重视，对产生谐波源的电力工业用户进行治理。
供电系统中的谐波危害主要表现在以下几个方面：（1）增加了发、输、供和用电设备的附加损耗，使设备过热，降低设备的效率和利用率。（2）影响继电保护和自动装置的工作和可靠性。（3）使测量和计量仪器的指示和计量不准确。（4）干扰通信系统的工作。（5）对用电设备的影响。应用IEEE-519标准时，应注意它只适用于用户系统与公用供电系统之间的限制要求，并不涉及用户系统内局部电源质量的问题，而大多数谐波是在用户设备产生的而不是在公用电网产生的。
对于现有供电网络或待建电网中的电力污染情况，要进行仔细分析，通常解决的方法有两个：一是局部重组电网结构，分离或隔离产生电力污染的设备；二是使用电源净化滤波设备进行治理，通常电压谐波是由电流谐波产生的，有效地抑制电流谐波就会使电压畸变达到要求的范围。国内外很多单位已开始重视电源污染的治理。投资安装电源净化滤波装置，取得了提高电源品质和节能的双重效果。
（一）谐波治理类型电能表简介
某A厂电能表功能特点：（1）监测参数: 总有功电量、总感性、容性无功电量、基波有功电量、谐波有功电量、最大需量；（2）测试通道：测试通道为3相电压、3相电流；（3）电压测量范围：0～64V、112V、240V、400V；（4）电流：0～50A；（5）频率：48-52Hz；（6）技术指标：电网频率误差：≤0.02 Hz；（7）电压(电流)谐波含有率误差：≤0.1%；（8）电压偏差误差：≤0.2%；（9）电压波动误差：≤0.2%；（10）等效闪变值误差：≤0.1%；（11）三相电压不平衡度误差：≤0.2%。
（二）某B厂电能表功能特点：
该表采用先进的DSP（数字信号处理）技术和独特的实时高速电能算法，在负荷波动大、谐波含量高的运行状况下仍然能保证电能计量的准确。谐波分析功能：测量A、B、C三相电压、电流的总谐波畸变率及2-31次谐波含有率以及2-31次谐波电流值。谐波监测功能：参照GB/T/14549-93《电能质量公用电网谐波》标准，对总及2-16次谐波电压和谐波电流值进行监测，当被监测量超过限值时，电表产生谐波超限状态并且记录谐波超限事件。
对每一个监测量可单独设置限值。前30次谐波超限事件记录。超限事件记录包括超限开始时间、结束时间、超限时间、超限期间被监测量的最大值最小值及平均值。海量数据存储器：最大存储空间2兆字节，可扩充到4兆字节。极高的过载倍数，电流从1%In到600%In满足精度要求。
三、无功管理
电压是电能的主要质量指标，电压质量直（下转第121页）
（上接第159页）接影响电力系统安全、稳定、经济运行，影响用户产品质量，无功功率的流动会造成线路电压损失增大和电能损耗的增加，系统缺乏无功功率时就会造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥，无功功率是影响电压质量和重要因素。国内电能表厂家在近几年内技术水平和制造工艺不断提高，有的同类产品已经超过了国外同类产品，但价格却是国外产品的三分之一左右。如果能大量安装并合理使用智能型三相电能表，我们不仅能节约大量人员还将使科学管理更上一个台阶。 参考文献
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Abstract： With the rapid development of grid， distribution automation transformation of smart grid has become the general trend. It is not only effective in promoting the development of the electric power industry， but also has important significance for improving the efficiency of power grid operation. According to the distribution automation in smart grid research， firstly， the system structure and technical indicators are described， the development of distribution automation in the smart grid are reviewed， the relationship between smart grid and distribution automation system is analyzed， focusing on the modification including： master station， sub station renovation and transformation terminal transformation， and the transformation efficiency are analyzed.
关键词： 智能电网；配电自动化；自动化改造
Key words： intelligent power grid；power distribution automation；automation transformation
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）09-0026-02
1 配电自动化系统的结构及技术指标
根据配电系统的容量大小，可以将配电自动化系统分为三种不同的类型，分别是：大型配电自动化系统、中型配电自动化系统以及小型配电自动化系统。通常情况下，在选择配电自动化系统的类型时需要与实际的要求和目标以及将来的发展规模相结合，以经济性、可扩展性、安全稳定性等为基本原则，图1给出了典型的配电自动化系统层次结构图。其中，它最突出的优点在于：具有较好的灵活性，在建设的初期可以采用中型配电自动化系统的型式进行建设，并且装设相应的主站、子站以及终端等。当需要对配电系统进行扩展时，可以适当增加主站系统数量，同时将其中的一个主站作为中心站。按照层次结构的不同，可以将系统分为三个层次，其中，第二层以下的结构可以根据需要适当扩展。
在配电网中，自动化系统的地位是毋庸置疑的，因此，对其要求较高，相应的开关设备不仅要满足相关标准，同时还应该满足相应的管理系统运行要求。注：配电自动化系统的技术指标可参看相关的标准文件。
2 智能电网配电自动化的发展
在我国电网的发展中，智能电网配电自动化的发展经历了三个阶段，以下对其进行详细分析[1]。
2.1 配电系统开关设备的配合 在该阶段，主要配电设备还没有建立完善的计算机网络系统，也缺失通信网络。重合器等的使用会影响配电系统的功能，表现在：当系统中出现故障时，通过相应的配电开关设备的相互配合，配电系统可以实现故障区域的隔离以及维护，从而保证了对用户供电的正常以及稳定。在自动化开关设备的相互配合下，配电系统自动化具有十分积极的作用，但值得注意的是这种自动化也存在一定的局限性，主要体现在：在实现维护自动化的过程中，需要定期进行设备维护，同时这种维护缺乏安全和稳定的自动化特点。
2.2 配电通信网络 在该阶段中，最突出的特点是：应用了配电系统通信网络以及后台计算机网络；它对于配电系统的自动化功能而言是质的飞跃。在配电系统正常运行的情况下，后台计算机网络应用依然能够实现自动化控制，它在很大程度上保证了配电系统的安全运行。除此之外，应用通信网络还有助于配电系统的遥控维护等。
2.3 配电系统自动控制 在配电系统的自动控制阶段，主要是实现了相应的自动控制功能的添加；在计算机技术不断发展的背景下，在开关设备配合自动化和后台计算机网络应用的基础上实现的自动控制功能的添加。它不仅实现了配电系统正常运行的自动化，同时也实现了远程遥控的自动化。
3 配电自动化改造内容
作为一项系统而庞大的工程，配电网系统的自动化改造涉及到以下三个方面的内容[2]。
3.1 主站自动化系统改造 在主站系统中，主要包括三个子系统，分别为：①配电SCADA主站系统[3]。在该系统中，主前置服务器是RTu服务器中的一台；当这台服务器出现故障时，系统将会自动的为系统配置一台服务器替代出现故障的主前置服务器，从而有力的保证了系统的正常运行。这些功能都是通过nap来实现的。在子站服务器中，通过相应的交换机，可以实现将数据信号发送给主前置机服务器，这些数据信号通过dater进行接收，并相应的存入到本地，实现数据的实时共享。通过datsrv的接受，子前置服务器能够接受这些数据信息，实现实时数据的共享。②配电应用软件子系统DAS。通常情况下，当配电网自动化改造完成以后，为了满足系统的技术要求，需要进行系统故障恢复诊断功能的联机调试，即：配电网的自动化功能；在进行调试之前，需要保证相应条件的正确，包括：主站配置库已经完成、系统主站和子站之间的通信正常、FTU中相应的功能正常。③配电管理系统DMS。就配电系统来说，其最为主要的功能是：AM/FM/GIS功能。它有效结合了空间数据处理、计算机技术以及电力系统技术等，主要应用于对电力设备空间定位资料的分析和显示，同时也可以对相应的属性资料进行分析，属于数据库管理系统。其中，AM表示自动绘图系统，FM表示设备管理系统，GIS为地理信息系统；将三者结合起来就形成了DMS基本平台，并建立了相应的DMS数据库，它可以提供共享资料给子系统；分析其主要优点，包括：资料的冗余度更小，资料具有统一性，具有人性化操作界面。另外，应用GIS系统，电力系统得到了一种新的表达形式，具有直观的特点，空间管理能力更强。
3.2 子站自动化系统改造 配电网中很多设备需要监控，涉及到的范围较广，较难将监控设备直接联系配电主站，因此，需要中间级，即：配电子站系统。配电子站能够实现数据的采集和监控功能。另外传输到配电主站的通信处理器中的实时数据也能得到实时监控，这样一来不仅能够节省主干通道，对于配电自动化主站而言，还可以顺利继承自动化成果。
3.3 终端系统自动化改造 就城市配电网而言，其自动化终端的主要任务是：实现各类设备的实时监控，如：柱上开关、开闭所以及配电变压器等，它不仅要完成遥测、遥控和遥调的功能，同时还要完成故障的识别和控制，与主站和子站相配合实现对电网运行情况的检测和优化，对网络进行重构，隔离故障。在变电站的开闭所自动化终端中，采用的是光纤双以太网；而在柱上自动化终端中，则是采用R2485/232等无线方式，或者是采用光纤等接入到D25数据集中器中。这种配置有效结合了D25多功能电子装置，实现了配置的灵活化，十分适宜应用于未来可能大规模扩展的场合。在该系统中，按照相关的功能要求，其系统的改造方案有以下几种：①数据集中器。②开闭所自动化终端。③柱上自动化终端。
4 电网配电自动化可靠性及改造效益
作为一项高新技术工作，实现配电网的自动化运行不仅要注意到配电网点多面广的特点，同时也应该注意人员和线路的不稳定因素；此外，由于计算机的软件和硬件更新快，管理和维护配电网自动化的过程十分复杂。依靠众多的数字终端设备以及通讯网络的传输通道等，配电网自动化系统实现了对数据的统计、分析以及更新等功能。为了保证其稳定运行，需要定期进行科学合理的维护工作。具体而言包括：终端设备的运行及维护、通信光缆的运行及维护、计算机等硬件的运行及维护。
实现配电网自动化改造以后，电网的运行状态可以进行实时的监控，这就大大提高了电网调度的安全稳定性，可以有效防止由于信息传递不畅通而造成的盲调状态；另外，电网自动化运行的其他功能也得以实现，如；线路故障的自动化诊断、确定故障点的自动化隔离，故障区域供电的自动化恢复。经过电网的配电自动化改造以后，配电抢修的工作量得到了大大减轻，相应的反应速度也得到了大大提高。经过初步核算，经过配电自动化改造之后的区域，其平均故障停电时间减少了0.07h/户每年，供电的可考虑高达99.9%；社会经济效益都得到了极大的提高，另外，还由此培养出了一批专业素质高的电网维护人员，为全面实现坚强的智能电网打下坚实的基础。
5 结束语
本文阐述了配电自动化系统的结构和技术指标，分析了智能电网配电自动化的发展，重点对改造进行了研究，包括：主站改造、子站改造以及终端改造，最后对改造效率进行了分析。通过智能电网配电自动化的改造，电网的电能质量得到了提高，故障停电时间减少了，恢复速度也提高了，电网企业社会责任得到了落实。
参考文献：
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